Síra

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

O

S

Se

FosforSíraChlor

[Ne] 3s2 3p4

32 S
16
↓Periodická tabulka prvků↓
Obecné
Název (lat.), značka, číslo Síra (Sulphur), S , 16
Registrační číslo CAS 7704-34-9
Umístění v PSP 16 skupina,

3. perioda, blok p

Char. skupina Nekovy
Hmotnostní zlomekzem. kůře 260 až 900 ppm
Konc. v mořské vodě 885 mg/l
Počet přírodních izotopů 4
Vzhled Žlutá krystalická látka
Síra
Emisní spektrum
Atomové vlastnosti
Rel. at. hmotnost 32,065
Atomový poloměr 100 pm
Kovalentní poloměr 105±3 pm
van der Waalsův poloměr 180 pm
Elektronová konfigurace [Ne] 3s2 3p4
Elektronů v hladinách 2, 8, 6
Oxidační číslo VI, IV, III, II, I, −I, −II
Fyzikální vlastnosti
Skupenství Pevné
Krystalová struktura Kosočtverečná
Hustota 2,070 g/cm3(alfa)
1,960 g/cm3(beta)
1,920 g/cm3(gama)
1,819 g/cm3(kapalná)
Kritická hustota {{{kritická hustota}}} g cm−3
Tvrdost 2,0 (Mohsova stupnice)
Magnetické chování Diamagnetický
Měrná magnetická susceptibilita {{{magnetická susceptibilita}}}
Teplota tání 119,21 °C (392,36 K)
Teplota varu 444,6 °C (717,8 K)
Kritická teplota {{{kritická teplota c}}} °C ({{{kritická teplota k}}} K)
Teplota trojného bodu {{{teplota trojného bodu c}}} °C ({{{teplota trojného bodu k}}} K)
Teplota přechodu do supravodivého stavu {{{teplota supravodivosti}}}
Teplota změny krystalové modifikace {{{teplota změny modifikace}}}
Tlak trojného bodu {{{tlak trojného bodu}}} kPa
Kritický tlak {{{kritický tlak}}} kPa
Molární objem 15,53 · 10−6 m3/mol
Dynamický viskozitní koeficient {{{dynamický viskozitní koef.}}}
Kinematický viskozitní koeficient {{{kinematický viskozitní koef.}}}
Tlak nasycené páry 100 Pa při 449K
Rychlost zvuku m/s
Index lomu {{{index lomu}}}
Relativní permitivita {{{relativní permitivita}}}
Elektrická vodivost 5,0 × 10−16 S·m−1
Měrný elektrický odpor 2 × 1015 Ω·m
Teplotní součinitel el. odporu {{{součinitel elektrického odporu}}}
Tepelná vodivost 0,205 W·m−1·K−1
Povrchové napětí {{{povrchové napětí}}}
Termodynamické vlastnosti
Skupenské teplo tání 1727 KJ/mol
Specifické teplo tání {{{spec. teplo tání}}}
Skupenské teplo varu 45 KJ/mol
Specifické teplo varu {{{spec. teplo varu}}}
Molární atomizační entalpie {{{molární atomizační entalpie}}}
Entalpie fázové přeměny modifikace {{{entalpie fázové přeměny modifikace}}}
absolutní entropie {{{absolutní entropie}}}
Měrná tepelná kapacita 22,75 Jkg−1K−1
Molární tepelná kapacita {{{molární tepelná kapacita}}}
Spalné teplo na m³
Spalné teplo na kg
Různé
Van der Waalsovy konstanty {{{van der Waalsovy konstanty}}}
Teplotní součinitel délkové roztažnosti {{{součinitel délkové roztažnosti}}}
Redoxní potenciál −0,48 V
Elektronegativita 2,40 (Paulingova stupnice)
Ionizační energie 1: 999,6 KJ/mol
2: 2252 KJ/mol
3: 3357 KJ/mol
Iontový poloměr pm
Izotopy
izo výskyt t1/2 rozpad en. MeV prod.
30S umělý 1,178 s ε 6,138 30P
31S umělý 2,572 s ε 5,396 31P
32S 95,02% je stabilní s 16 neutrony
33S 0,75% je stabilní s 17 neutrony
34S 4,21% je stabilní s 18 neutrony
35S umělý 87,32 dní β 0,167 35Cl
36S 0,02% je stabilní s 20 neutrony
37S umělý 5,05 min β 4,865 37Cl
38S umělý 170,3 min β 2,937 38Cl
39S umělý 11,5 s β 6,640 39Cl
40S umělý 8,8 s β 4,710 40Cl
Bezpečnost


R-věty R38
S-věty S2, S46
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP.

Síra (chemická značka S, latinsky Sulphur) je nekovový chemický prvek žluté barvy, poměrně hojně zastoupený v přírodě. Patří do skupiny chalkogenů.

Fyzikální vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Při hoření se síra taví do krvavě rudé barvy a hoří modrým plamenem, který je nejlépe vidět za tmy.

Síra má celkem 4 stabilní izotopy: 32S, 33S, 34S a 36S a dalších 6 izotopů je radioaktivních.

Pevná síra se vyskytuje v několika alotropických modifikacích:

  • Kosočtverečná (α)je stálá modifikace, na kterou postupně přecházejí ostatní modifikace, žlutá látka nerozpustná ve vodě, dobře rozpustná v sirouhlíku, v ethanolu nebo etheru. Je dobrý elektrický a tepelný izolant, molekula je monocyklická, oktaatomická.
  • Při teplotě 95,3 °C přechází na modifikaci jednoklonnou (β), připraví se krystalizací kapalné síry při teplotě 100 °C a rychlým ochlazením na teplotu přibližně 20 °C.
  • Jednoklonná (γ), které se také říká perleťová, se připravuje pomalým ochlazováním taveniny síry z teploty nad 150 °C, její molekuly jsou cyklické oktaatomické – uspořádání je těsnější než u β-modifikace a pomalu přechází na formu α.
  • Homocyklické formy jsou tvořeny kruhy, které obsahují 6 až 20 atomů – tato polysíra se vyskytuje v mnoha formách – kaučukovitá síra, plastická síra, vláknitá síra, polymerní síra, nerozpustná síra, bílá síra, supersublimovaná síra a tyto metastabilní alotropické směsi se připravují srážením síry z roztoků nebo ochlazením horké kapalné síry z teploty okolo 400 °C.

Obsahují šroubovice, cyklo-S8 a další molekulové formy, všechny tyto formy přecházejí na Sα.

  • Rychlým ochlazením par síry vzniká sirný květ.

Síra taje při teplotě 114 °C za vzniku žluté průhledné kapaliny, kapalné síry. Při zvýšení teploty nad 160 °C kapalina hnědne, stává se viskóznější a při teplotě 444,5 °C vře a uvolňuje oranžové páry, které jsou tvořeny z osmi- a šestiatomových molekul, které se s rostoucí teplotou rozpadají na čtyř- a dvouatomové a při teplotě 860 °C existují v parách z větší části dvouatomové molekuly, samostatné atomy se vyskytují až při teplotě 2 000 °C.

Chemické vlastnosti síry[editovat | editovat zdroj]

Síra je poměrně reaktivní prvek; přímo se slučuje se všemi prvky kromě vzácných plynů, dusíku, telluru, jodu, iridia, platinyzlata. Při teplotě 120 °C velmi pomalu reaguje s vodíkem, v atmosféře plynného fluoru se vznítí za vzniku SF6, reakce s dalšími halogeny probíhá při normální teplotě klidně. S čistým kyslíkem síra za normální teploty nereaguje, stejně jako s dusíkem. Ostatní nekovy reagují se sírou až za zvýšené teploty. Přechodné prvky, lanthanoidy a aktinoidy reagují se sírou živě za vzniku podvojných sulfidů.

Síra hoří na vzduchu modrým plamenem za vzniku oxidu siřičitého SO2 a v malém množství i oxidu sírového SO3.

Reaguje s kyselinami, které mají oxidační vlastnosti:

S + 2 HNO3 → H2SO4 + 2 NO

Reakcí s hydroxidy vzniká thiosíran a sulfid:

4 S + 6 KOH → K2S2O3 + 2 K2S + 3 H2O

Vazebné možnosti síry[editovat | editovat zdroj]

Na rozdíl od kyslíku může síra zasahovat do orbitalu d. Atomy síry můžou existovat v excitovaném stavu prvního stupně S* (čtyř-vazný s oxidačním číslem +IV) a druhého stupně S** (šesti-vazný s oxidačním číslem +VI). Síra nejčastěji tvoří kovalentní vazby (jednoduché, dvojné), v organických látkách je významná vazba koordinačně-kovalentní, ve které atomy síry mají roli donoru (dárce). Iontová vazba je u síry též možná, ale vzhledem ke střední elektronegativitě síry je tato možnost vzácnější – sloučeniny síry s iontovou vazbou jsou například: K2S, Li2S nebo Na2S.

Anorganické sloučeniny[editovat | editovat zdroj]

Organické sloučeniny[editovat | editovat zdroj]

Výskyt v přírodě[editovat | editovat zdroj]

Přírodní krystalická síra
Síra sopečného původu

Síra tvoří přibližně 0,03–0,09 % zemské kůry, v mořské vodě se její koncentrace pohybuje kolem 900 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom síry přibližně na 60 000 atomů vodíku.

Jako čistý prvek se vyskytuje především v oblastech s bohatou vulkanickou činností nebo v okolí horkých minerálních pramenů. Hlavní oblasti těžby síry jsou Polsko, Povolží, KazachstánUSA. Podrobněji viz síra (minerál).

Velmi významný je výskyt síry v různých rudách na bázi sulfidů. K nejznámějším patří sulfid zinečnatý – sfalerit, disulfid železnatý – pyrit, sulfid olovnatý – galenit, sulfid rtuťnatý – cinabarit (rumělka) a chalkopyrit – směsný sulfid mědi a železa. Nejznámějším minerálem na bázi síranů je sádrovec – dihydrát síranu vápenatého.

Síra se v poměrně značném množství vyskytuje i v horninách organického původu – v uhlíropě.

V atmosféře je síra přítomna ve formě svých oxidů, především siřičitého, ale i sírového. Způsobuje to především nekontrolované spalování fosilních paliv s vysokým obsahem síry, ale i vulkanická činnost: při erupci sopek dochází k emisi značných množství sloučenin síry.

Síra je podstatnou složkou organických materiálů a vyskytuje se v různých bílkovinách jako aminokyselina cystein či metionin, přítomných prakticky ve všech živých organizmech. Dále tvoří v proteinech Fe-S struktury, je součástí koenzymu A a různých vitamínů. Vyskytuje se v glutathionu, který dokáže inaktivovat různé toxiny. Glutathion je složkou fytochelatinů, které dokáží vyvazovat z půdy těžké kovy. Zajímavostí je, že glutathion nevzniká běžným procesem proteosyntézy na ribosomech, ale činností speciálních enzymů, aktivovaných těžkými kovy. Existují bakterie, které jako zdroj energie využívají sloučeniny síry namísto kyslíku.

Rostliny přijímají síru z půdy ve vodném roztoku jako síranový anion SO42− symportem se třemi protony H+. Tyto protony musí být poté zase vyčerpány ATPásovými pumpami ven z buňky za investice ATP, aby se udržela jejich optimální koncentrace v buňce. Příjem síry je pro rostlinu energeticky náročný. Síra je po rostlině transportována buď ve formě SO42−, nebo jako redukovaný (pro redukci je třeba ATP a redukovaný feredoxin) sulfid S2−, nebo vázaná v aminokyselinách či sulfolipidech.

Využití[editovat | editovat zdroj]

Síra byla známa již v dávnověku a např. ve starověké Číně sloužila jako jedna ze složek střelného prachu. Jako součást různých výbušnin a zábavní pyrotechniky se síra používá dodnes, i když po vynálezu dynamitu význam těchto směsí značně poklesl.

V chemickém průmyslu se elementární síra používá především pro vulkanizaci kaučuku. Množství síry přidané do směsi pak určuje tvrdost získaného produktu. Dále je elementární síra základní surovinou pro výrobu kyseliny sírové.

Síra je významnou složkou různých fungicidů, tedy prostředků působících proti růstu hub a plísní. Síření sklepů i sudů pro uchovávání vína či piva efektivně brání množení nežádoucích plísnímikroorganizmů.

Biologie a životní prostředí[editovat | editovat zdroj]

Síra je obsažena v řadě molekul, nezbytných pro fungování živých organizmů. Typické jsou esenciální aminokyseliny jako cysteinmethionin, které tvoří součást bílkovin, přítomných prakticky ve všech živých organizmech.

Před rokem 1989 byl oxid siřičitý hlavním problémem kvality ovzduší, především v důsledku masivního spalování uhlí s vysokým obsahem síry. Reakcí s vodní parou obsaženou v atmosféře vznikají kyseliny siřičitásírová, které se podílejí na vzniku kyselých dešťů, jež se podílely na zničení smrkových lesů např. JizerskýchKrušných hor. Mezi lety 19902006 došlo v České republice k poklesu emisí SO2 téměř o 90 % v důsledku instalaci účinných odsiřovacích zařízení, většinou za použití alkalických sorbentů (mletý vápenec nebo magnezit). V posledních letech stoupají emise SO2 z malých zdrojů.[1]

V současnosti představují emise oxidů síry problém hlavně v zemích třetího světa jako Čína nebo Indie.

Biologický význam síry[editovat | editovat zdroj]

Do organizmu se dostává nejčastěji v potravě bohaté na bílkoviny (sýry, vejce). "Síra je složkou dvou esenciálních aminokyselin (cysteinu a methioninu). Nachází se ve všech buňkách lidského těla, ve vyšších koncentracích ji najdeme v kůži, nehtech a ve vlasech ". Nedostatek síry v našich podmínkách nehrozí. Denní doporučená dávka 0,5–1 g.[2]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Oxid siřičitý
  2. KLIMEŠOVÁ & STELZER. Fyziologie výživy. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2013.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Cotton F. A., Wilkinson J.: Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]



Periodická tabulka chemických prvků
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H (přehled) He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
 
*Lanthanoidy  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**Aktinoidy  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Skupiny prvků: Kovy · Nekovy · Polokovy | Blok s · Blok p · Blok d · Blok f